中国樱桃高密度遗传图谱构建及果实大小性状QTL定位

Chinese cherry (Cerasus pseudocerasus (Lindl.) G. Don) is an important fruit tree, severing as one key medium connecting the primary and the tertiary industry. Booming the fruit industry as well as the landscapes of cherry trees has deemed one of rural vitalization utilities with numerous ornamental and economic values. Some common deficiencies existing in the fruit industry include small fruit size, lacking excellent varieties and shrinking genetic background, which have already hinder the development of the industry. Therefore, the cross for better strains with large fruit size is an essential target for current breeding. However, conventional breeding holds a limited role in this program for longer juvenility and generation cycles. The improving of major fruit traits genetically is extremely difficult for the controlling of quantitative traits loci (QTL). In this study, we are planning to construct a high-density genetic map based on the “pseudo-test cross” strategy using microsatellite (SSR) markers and the Specific Length Amplified Fragment sequencing (SLAF-seq) techniques. Also, we will identify quantitative loci (QTL) for fruit size controlling using the parental integrated map by restricted Multiple-QTL Model (MQM) method. This will, in practice, be of great importance in molecular marker assisted breeding and identification of traits associated genes in Chinese cherry breeding.

中国樱桃具有较高的观赏和经济价值，是第一、三产业联动的重要媒介，在乡村振兴战略和特色水果产业发展中有重要地位和作用。项目申请人基于前期广泛的资源考察和评价，发现当前栽培中国樱桃普遍存在果实较小、大果型优良品种匮乏、总的遗传基础狭窄等问题，严重限制了中国樱桃产业的发展。因此，培育综合性状优良的大果型品种是当前中国樱桃产业发展亟待解决的问题。针对中国樱桃童期较长，传统杂交育种效率低，且果实大小性状为受微效多基因控制的数量性状，进行遗传改良困难等问题，本研究拟利用中国樱桃杂交F1群体，采用简化基因组测序（SLAF-seq）和微卫星（SSR）标记技术，结合“拟测交”策略，构建中国樱桃高密度遗传图谱，并对控制果实大小性状QTL进行定位分析，以期找到与目标性状紧密连锁或共分离的分子标记。本项目的实施将对中国樱桃分子标记辅助育种和果实大小性状基因的分离鉴定奠定重要工作基础。

相比其他水果，中国樱桃果实较小、大果型优良品种匮乏，严重限制了中国樱桃产业的发展。为了克服在传统杂交育种中果实大小性状受微效多基因控制而造成的遗传改良困难的问题，本研究利用果实大小和遗传差异较大的中国樱桃地方品种（HF和HH1）为亲本获得的200个杂交F1群体为材料，利用SLAF-seq测序技术构建首张中国樱桃遗传图谱。测序共获得620.27M reads数据，测序平均Q30为96.36%，平均GC含量为41.91%，比对后共获得620,322个SNP标记，能成功分型和用于遗传图谱构建的标记有15,474个。构建中性图谱上图标记2,426个，分布于8个连锁群，上图标记完整度为99.90%，上图标记亲本测序深度为46.39X，子代为17.84X。遗传图谱总图距为1,158.96cM，8条连锁群的长度范围为121.48 cM（LG4）到186.45 cM（LG1），相邻标记间的平均图距为0.60cM。通过对连续3年对杂交后代群体果实大小相关的4个性状指标的统计，共定位出12个QTL位点，位于LG2（11个）和LG8（1个）连锁群，通过综合4个果实大小性状的定位结果，最终确定位于LG2连锁群73.167cM处的1个主效QTL位点，对应标签为Marker5059。本项目的实施构建了首张中国樱桃高密度遗传图谱，且定位了与果实大小紧密相关的QTL位点。研究结果不仅对中国樱桃优异性状基因/QTL精细定位提供了全基因组资源，而且为未来中国樱桃基因组序列组装中染色体的序列锚定提供了遗传框架。